不安定土砂集水區潛勢圖 (Potential map of the unstable sediment watershed)
由於不安定土砂之調查非常耗時費力，為快速掌握各集水區不安定土砂潛勢，
本研究將全臺分割為21,000個 QPE網格 (解析度1.3km×1.3km)，
並使用17年的 事件型崩塌目錄 以「新生崩塌面積」及「崩塌次數」
為指標設定全臺各網格的地文脆弱度(Physiographic fragility)，
再透過全島20m DEM擷取集水區之不安定土砂出流口及其相關地文資訊，建立不安定土砂潛勢快速評估法。
方法
- 本研究透過全島數值地形模型擷取中央和縣市管河川與道路交會處的不安定土砂出流點 (共1,218 處)。
- 將地文脆弱度圖層之QPE網格中心點坐標化，作為該網格的代表位置。
- 擷取網格點及出流點之地理資訊，以土砂生產潛能及危害程度，建立不安定土砂潛勢的快速評估法。
| 項目 | 使用材料 |
|---|---|
| 分析範圍 | 110年度山坡地範圍圖 (水保法、含林班地) |
| 數值地形 | 內政部2015版 20m DEM |
| DEM流路圖 (排除集水面積小於400 ha之水系) |
利用數值地形(DEM)生成 (ArcGIS/Spatial Analyst tools/Hydrology/Flow Accumulation) |
| 地文脆弱度 以QPE網格呈現 (1.3km×1.3km) |
歷年事件型崩塌目錄 (2006-2022年) |
| 不安定土砂出流點 | 以DEM流路圖與中央或縣市管河川主流處，標定不安定土砂出流點及其集水區 (1,218處) |
劃設不安定土砂出流點
對照 中央及 縣市管河川主支流，於集水面積400公頃以上之DEM流路圖上標定不安定土砂出流點(圖1及圖2)。
- 選擇DEM流路圖( 圖1上藍線)連接中央或縣市管河川主流處 (圖1上紅線)
- 優先選擇道路旁支流 (若無則選擇一級河序)
- 以山坡地範圍調整選點位置 (圖1下)
圖1、不安定土砂出流點選點示意圖
圖2、不安定土砂出流點及集水區分布圖
不安定土砂出流點計1,218處
中央管河川：979處
縣市管河川：239處
縣市管河川：239處
集水區資訊建構
以各QPE網格點作為計算單元，故擷取各QPE網格點位置之點陣資料：
- 該點的脆弱度
- 該點與 出流點間的水平流路距離
- 該點與 出流點間之高程差
- 該點所在之不安定土砂集水區
圖4、地文脆弱度網格坐標點套疊地理資訊
圖5、高程差與水平流路距離計算示意圖
不安定土砂潛勢值(P)計算
擷取各QPE網格點資料後，
將同一集水區內的各QPE網格點資訊各別計算後，
再加總為不安定土砂潛勢值(P)。
亦代表該集水區面積越大，可能具較大的不安定土砂潛勢，其P值則越大。
※以玉穗溪鄰近不安定集水區為例
圖6、不安定土砂潛勢值 (P) 計算示意圖
結果與討論
圖7、不安定土砂集水區風險程度及分布情形結果
統計1,218處不安定土砂集水區，屬高潛勢以上者312處(25.6%)，此結果可有效排除較低潛勢之出流點，以快篩優先關注之集水區(表1) 。
大部分高潛勢以上集水區分布於山區，且17處極高潛勢值之集水區皆位於中央管河川流域(圖7)。
表1、不安定土砂集水區潛勢分級表
| 潛勢分級 | P值 | 分群 | 各分級數量 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 中央管 河川 |
縣市管 河川 |
總計 | |||
| 低 | 0 ~ 0.5 | 1 | 197 | 47 | 244 (20.0%) |
| 中 | 0.5 ~ 1.5 | 2 | 216 | 60 | 276 (22.7%) |
| 中高 | 1.5 ~ 3.5 | 3 | 309 | 77 | 386 (31.7%) |
| 高 | 3.5 ~ 10 | 4 | 240 | 55 | 295 (24.2%) |
| 極高 | >10 | 5 | 17 | 0 | 17 (1.4%) |
| 合計 | 979 | 239 | 1,218 (100%) | ||
透過BigGIS單期影像數化功能，比對2022/09/27的Sentinel-2影像判釋之裸露地，
計算各不安定土砂集水區之崩塌率。結果顯示極高潛勢集水區崩塌率皆大於1%，
可看出此分群方法實具參考價值，可作為快篩集水區之依據(圖8)。
圖8、以Sentinel-2單期數化分析裸露地面積 (以神木村為例)
- 經評估高潛勢以上不安定土砂集水區共312處，佔全部分析單元25.6%。經比對衛星影像後，與判釋之集水區崩塌率趨勢相近。
- 由於不安定土砂潛勢值P與集水區面積有關，亦即不安定土砂集水區面積愈大，可能承受較大的不安定土砂災害潛勢。
- 本法地文脆弱度指標僅能作為集水區不安定土砂之定期健檢，如需精確估算不定定土砂量體，尚須導入光達或衛星立體像對等技術。
更多資訊
可直接透過BigGIS圖台展示全不安定土砂集水區潛勢分布成果，快速套疊各式相關圖層(圖9)。
※BigGIS路徑：基礎圖層/核心圖層/防災資訊/112年全臺1218處不安定土砂集水區潛勢圖
圖9、BigGIS展示不安定土砂集水區潛勢分布
本署DATA平台可依申請提供下載實體圖資，包含潛勢值(P)及集水區相關屬性資料(圖10)。
※DATA路徑：資料供應/向量資料/全臺1218處不安定土砂集水區潛勢圖
圖10、DATA已提供完整實體圖資下載
參考資料
- 陳振宇、陳均維、陳國威、林詠喬 (2019)，坡地降雨致災熱區警戒模式，中華水土保持學報，50(1)，1-10。(Chen, C.Y., Chen, J.W., Chen, K.W., Lin, Y.C. (2019). “Warning Model for Predicting the Risk Zones of Rainfall-Induced Slopeland Disasters.” Journal of Chinese Soil and Water Conservation, 50(1), 1-10. (in Chinese))
- 陳振宇、劉維則、許家祥 (2017)，使用 QPESUMS 雨量資料建立崩塌災害預警模式，中華水土保持學報，48(1)，44-55。(Chen, C.Y., Liou, W.Z., and Hsu, C.H. (2017). “A rainfall-based warning model for predicting landslides using qpesums rainfall data.” Journal of Chinese Soil and Water Conservation, 48(1), 44-55. (in Chinese))
